变温下多元可燃气体对甲烷爆炸特性的影响数值模拟

发布时间：2021-11-20 13:01

　　为有效地预防及控制矿井下煤自燃过程中产生的常见可燃气体对甲烷爆炸所造成的后果,利用FLACS软件模拟研究了5种初始温度（25、60、100、140、180℃）下C₂H₄、C₂H₆、H₂和CO这4种气体按不同比例混合后对甲烷最大爆炸压力和最大爆炸温度的影响。研究表明:在定容常压下,随初始温度的增加,与任意多元气体混合后的甲烷,其最大爆炸温度呈上升趋势,最大爆炸压力则呈下降的趋势。随4种可燃气体的混合体积分数从0.4%增加到2.0%,甲烷最大爆炸温度和最大爆炸压力上升且初始温度较低时升幅更大。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

初始温度对7%的甲烷最大爆炸压力和最大爆炸温度的影响

由图2可知，体积分数为9.5%的甲烷最大爆炸温度随初始温度的升高，一直呈上升趋势，甲烷最大爆炸压力呈一直减小的趋势。当混合气体体积为0.4%时，6种配比使最大爆炸温度的变化幅度均为3.0%左右；当混合气体体积分数为1.2%时，配比1至配比6使甲烷最大爆炸温度的升幅分别为：4.3%、4.3%、3.1%、3.4%、3.4%、3.4%；当混合气体体积分数为2.0%时，6种配比使甲烷最大爆炸温度升幅分别为：5%、5.2%、4.8%、4.0%、4.0%、3.8%。由上述升幅和图表中拟合公式发现：与甲烷体积分数为7%时相反，各配比的最大爆炸温度随混合气体体积分数的增加而呈现不同幅度的上升，配比1至配比3的升幅均大于配比4至配比6。在6种配比下，甲烷的最大爆炸压力只随初始温度规律性下降且降幅为36%～37%。当甲烷体积分数为9.5%时，随着混合气体体积分数的增加，甲烷最大爆炸温度呈现先上升后下降趋势。配比1至配比3使甲烷最大爆炸温度随混合气体体积分数的增加有明显的下降。随混合气体体积分数的增加，甲烷的最大爆炸压力无明显变化。

初始温度对体积分数为11%的甲烷最大爆炸压力和最大爆炸温度的影响如图3。由图3看出，体积分数为11%的甲烷最大爆炸温度和最大爆炸压力随初始温度的变化同体积分数为7%和9.5%的变化趋势是基本一致的。混合气体体积分数为0.4%时，配比1至配比6最大爆炸温度的升幅分别为4.8%、4.8%、5.1%、4.6%、4.5%、4.5%；体积分数为1.2%时，升幅分别为：5.3%、5.4%、5.2%、4.8%、4.8%、4.7%；体积分数为2.0%时，升幅分别为：5.9%、5.9%、5.6%、5.0%、5.5%、4.7%。6种配比体积分数下，甲烷的最大爆炸压力随初始温度的降幅均为36%。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多元可燃气体爆炸压力峰值的数值模拟[J]. 邓军,马晓峰,商铁林,赵勇.  煤矿安全. 2014(04)
[2]煤矿瓦斯爆炸原因分析与防治[J]. 钟元华,孙继宏.  企业技术开发. 2014(11)
[3]基于FLACS的受限空间瓦斯爆炸数值模拟[J]. 罗振敏,张群,王华,程方明,王涛,邓军.  煤炭学报. 2013(08)

博士论文
[1]约束空间内多元气体爆炸及其转燃烧规律[D]. 马秋菊.北京理工大学 2015

硕士论文
[1]管道内甲烷爆炸特性及CO2抑爆的实验与数值模拟研究[D]. 王涛.西安科技大学 2014
[2]高瓦斯矿井封闭火区瓦斯爆炸实验及数值模拟研究[D]. 张群.西安科技大学 2013



本文编号：3507377